Jak dlouho „žije“ plast?
Jak dlouho „žije“ plast?
Jak dlouho „žije“ plast?
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
události<br />
<strong>Jak</strong> <strong>dlouho</strong> <strong>„žije“</strong> <strong>plast</strong>?<br />
Syntetické polymery se staly součástí každodenního života stejně jako vyspělá technika či elektronika. Přestože<br />
první uměle připravené polymery byly známy již koncem 19. století, skutečný rozvoj <strong>plast</strong>ických hmot<br />
začal až po 2. světové válce ve století dvacátém. Současnost bez <strong>plast</strong>ů si lze jen těžko představit. Není<br />
to jenom obalová technika reprezentovaná polyethylenovými nákupními taškami, nápojovými PET láhvemi,<br />
polypropylenovými a polystyrenovými předměty každodenní spotřeby, ale jsou to i polyamidová dutá vlákna,<br />
Vlivy prostředí<br />
Biosféra, ve které žijeme a v níž <strong>plast</strong>y ke svému prospěchu<br />
využíváme, je pro tyto materiály ve skutečnosti prostředím<br />
nepřátelským. Je charakteristická působením vnějších energetických<br />
vlivů, z nichž nejčastějšími jsou sluneční záření a teplo,<br />
to vše v atmosféře všudypřítomného kyslíku. Při venkovních<br />
aplikacích <strong>plast</strong>ových výrobků je nejvýznamnějším deteriogenem<br />
(faktorem způsobujícím narušení) především UV složka<br />
slunečního záření v rozsahu vlnových délek 295–400 nm.<br />
Přestože představuje přibližně necelých 6 % celkové energie<br />
záření dopadajícího na zemský povrch, je pro mnoho syntetických<br />
<strong>plast</strong>ů kritická a způsobuje největší změny ve strukturách<br />
makromolekul. Velmi důležitou roli pak hraje teplota, která<br />
významně ovlivňuje rychlost následných rozkladných procesů.<br />
<strong>Jak</strong>o u mnoha jiných chemických reakcí každé zvýšení teploty<br />
o 10 °C zvýší rychlost reakce přibližně 2x. Procesy, při nichž<br />
dochází ke štěpení polymerních řetězců v přítomnosti kyslíku,<br />
se souhrnně nazývají oxidační degradací nebo také stárnutím.<br />
Podle iniciující složky je pak rozlišována termooxidace nebo<br />
fotooxidace. Velmi často oba tyto faktory působí zároveň.<br />
Vedle zmíněných vlivů hlavních může životnost <strong>plast</strong>ového<br />
výrobku snižovat i přítomnost oxidujících chemikálií, iontů těžkých<br />
kovů, extrakčních kapalin nebo ionizujícího záření. Zatímco<br />
my, živé bytosti, máme schopnost regenerace a máme možnost se<br />
s účinky venkovních vlivů poměrně dobře vyrovnávat, pro <strong>plast</strong>y<br />
jsou změny vyvolané okolním prostředím fatální. Výsledkem těchto<br />
procesů jsou nevratné chemické změny ve struktuře makromolekul<br />
resultující ve zhoršení až naprosté ztrátě fyzikálně-chemických<br />
vlastností. Plast pak ztrácí pružnost, ohebnost a stává se křehkým.<br />
Aby mohly <strong>plast</strong>y plnit svoji praktickou funkci co nejdéle,<br />
přidávají se do nich ochranné látky – antioxidanty. Jsou to organické<br />
látky, které reagují s meziprodukty oxidačního štěpení<br />
a proces stárnutí tak zpomalují. Citlivost ke vlivům venkovního<br />
prostředí zdaleka není u všech <strong>plast</strong>ů stejná. Je to nejen chemická<br />
struktura, která <strong>plast</strong>y od sebe odlišuje, ale také stabilizace antioxidanty,<br />
která dokáže prodloužit životnost velmi významně. Například<br />
výrobek z nestabilizovaného polyethylenu exponovaný<br />
venku jen stěží „přežije“ jednu sezonu, ale tentýž výrobek s účinnou<br />
stabilizací dokáže plnit svoji funkci až dvě desítky let.<br />
16 8/2007<br />
Životnost <strong>plast</strong>u – jak je definována?<br />
Na rozdíl od živých organismů, jejichž životnost je jasně dána<br />
existencí jejich životních funkcí, je definice doby života <strong>plast</strong>ů<br />
méně jednoznačná. I když se to na první pohled nezdá, definice<br />
životnosti <strong>plast</strong>u je pojmem velmi relativním a velmi záleží, jak<br />
je posuzována. Životnost jednoho a téhož výrobku hodnocena<br />
z různých hledisek pak může být až překvapivě rozdílná.<br />
Technická životnost<br />
Prvním pohledem je pohled technický, kde délka života charakterizuje<br />
schopnost <strong>plast</strong>ového výrobku plnit určenou funkci. Zde<br />
podle použití výrobku velmi záleží na volbě kritéria hodnocení.<br />
Protože <strong>plast</strong>y jsou ceněny především pro své mechanické vlastnosti,<br />
bývají často jako hlavní považovány změny pevnosti, tažnosti,<br />
ohebnosti nebo rázové houževnatosti, které určují mechanickou<br />
použitelnost hotového výrobku. Změny těchto vlastností<br />
jako důsledek stárnutí se nedějí skokově, jsou plynulé, a tak je<br />
konvencí přijímáno kritérium, že životnost <strong>plast</strong>u je dána poklesem<br />
sledované mechanické vlastnosti na polovinu své výchozí<br />
hodnoty. Pod touto hranicí se materiál stává nespolehlivým a indikuje<br />
konec praktické použitelnosti.<br />
Vedle mechanických vlastností hrají důležitou roli vlastnosti<br />
vzhledové. Aby byl výrobek esteticky přijatelný a tím také<br />
prodejný, bývá často barevný. Ztratí-li výrobek vlivem stárnutí<br />
lesk nebo požadovaný barevný odstín, může se stát za určitých<br />
okolností neakceptovatelným především z hlediska komerčního.<br />
I viditelná změna barevného odstínu může být v některých<br />
případech důvodem nemožnosti dalšího použití výrobku a představuje<br />
tak konec jeho servisního života. Uvedená technická<br />
kritéria jsou poměrně přísná a jsou používána především v materiálovém<br />
výzkumu a zkušebnictví.<br />
Skutečná praxe ale nezřídka bývá od exaktních přístupů značně<br />
vzdálená. Život jde svou cestou, a tak se často ukazuje, že<br />
<strong>plast</strong>ové výrobky jsou používány jednoduše tak <strong>dlouho</strong>, dokud<br />
se nezlomí, neprasknou anebo nepřetrhnou. A paradoxem je, že<br />
mnohdy neplatí ani toto. Doba servisního života <strong>plast</strong>ových obalů<br />
vůbec nemusí záviset na tom, je-li polymerní materiál narušen<br />
či nikoliv. Servisní život <strong>plast</strong>ového obalu končí v okamžiku, kdy<br />
je zboží vybaleno nebo spotřebováno a obal tím přestává plnit
události<br />
polykarbonátová média datových a obrazových nosičů, polyhydroxyethylmethakrylátové kontaktní čočky,<br />
kompozitní konstrukční <strong>plast</strong>y. Moderní <strong>plast</strong>ické hmoty disponují vlastnostmi, jako jsou nízká hmotnost,<br />
vysoká pevnost, houževnatost, snadná tvarovatelnost a relativně nízká cena, které by všechny pohromadě<br />
nemohly být klasickými materiály nikdy dosaženy. Se vzrůstající vyspělostí ostatních odvětví lidské činnosti<br />
i nároky na vlastnosti polymerů neustále rostou, a jsou tak přirozenou hnací silou jejich pokroku.<br />
svoji funkci. Odpadem se tak stává velmi kvalitní materiál, který<br />
vůbec nemusí vykazovat žádné známky degradačního narušení.<br />
Ekologická životnost<br />
Co se děje s <strong>plast</strong>em, který přestal plnit svoji funkci? Technická<br />
životnost daná použitelností vypršela a materiál přes dosažení<br />
kritické míry narušení stále vykazuje integritu, tedy stále existuje.<br />
V takovémto případě nelze na životnost <strong>plast</strong>u nahlížet jinak<br />
než z pohledu ekologa. Tedy jaké bude představovat nebezpečí<br />
pro okolní svět. Většina masově vyráběných <strong>plast</strong>ů, ani produkty<br />
jejich přirozeného rozkladu, nejsou toxické, takže v tomto<br />
ohledu vážnější nebezpečí nepředstavují. Jsou však problémem<br />
estetickým a hygienickým. Rozpadají-li se proto <strong>plast</strong>y vlivem<br />
venkovního prostředí, je to v tomto stadiu fakt bezesporu pozitivní.<br />
Problém ale je, že doba dezintegrace hmoty polymeru na<br />
částice srovnatelné s velikostí částic půdy je již mnohonásobně<br />
delší, a to i za podmínek přímé expozice slunečnímu záření. Další<br />
mnohonásobné prodloužení životnosti nastává, když je <strong>plast</strong><br />
ve stínu, v interiéru nebo dokonce zahrabán do země. V takovýchto<br />
případech lze ekologickou životnost i relativně citlivých<br />
<strong>plast</strong>ů, jako jsou polyethylen nebo polypropylen, odhadovat až<br />
na stovky let. <strong>Jak</strong>á ale bude skutečnost, nikdo přesně neví, neboť<br />
historie „doby <strong>plast</strong>ů“ počítá teprve svou první šedesátku.<br />
Problém eliminace <strong>plast</strong>ového odpadu volně odhozeného<br />
v přírodě či zahrabaného na skládkách by řešil materiál biologicky<br />
odbouratelný. Tomuto problému bylo v posledních dvaceti<br />
letech věnováno mnoho pozornosti, biologicky odbouratelné<br />
<strong>plast</strong>y již existují a jsou komerčně dostupné. Tyto materiály jsou<br />
však stále ještě dražší a právě to je důvod, proč nelze v nejbližším<br />
časovém horizontu očekávat, že by se významněji prosadily<br />
vedle <strong>plast</strong>ů komoditních, jako jsou PP, PE, PVC nebo styrenové<br />
<strong>plast</strong>y, jejichž produkce se neustále zvyšuje.<br />
Nejvýhodnějším způsobem likvidace použitých <strong>plast</strong>ů tak<br />
zůstává recyklace, kdy se materiál vrací zpět do výroby a nevytváří<br />
žádný odpad. Méně kvalitním způsobem je spalování, které<br />
z <strong>plast</strong>u regeneruje pouze energii, produktem spalování jsou<br />
plynné produkty vracející se do přírodního koloběhu. Oba tyto<br />
způsoby jsou velmi významné a dobu fyzické existence <strong>plast</strong>u<br />
určují jednoznačně.<br />
Závěr<br />
K náležitému využití možností, které nám syntetické polymery<br />
nabízejí, je nezbytná alespoň základní znalost jejich vlastností.<br />
Ve sféře materiálového inženýrství, kam spadá především vlastní<br />
výroba <strong>plast</strong>u, je důkladná znalost materiálu samozřejmostí.<br />
Ostatně, kdo jiný by měl znát materiál lépe než jeho výrobce.<br />
Jinak tomu však může být ve sférách distribuce a spotřeby,<br />
kde hlubší materiálové znalosti již nebývají pravidlem. Občas<br />
se pak stává, že možnosti <strong>plast</strong>ového výrobku jsou přeceněny<br />
a prodejce naslibuje vlastnosti, kterých daný výrobek dosáhnout<br />
nemůže. Přesto se však kvalita <strong>plast</strong>ů soustavně zvyšuje a ten,<br />
kdo pamatuje, kolik výrobků před třiceti lety selhalo již při prvním<br />
použití, včetně lžiček „od soudruhů z NDR“, asi také ví, jak<br />
málo <strong>plast</strong>ových výrobků zklame svého uživatele dnes. I tak se<br />
ale musíme naučit možnosti <strong>plast</strong>ů dobře znát, abychom od nich<br />
nevyžadovali víc, než nám dát mohou, a abychom je dokázali<br />
nejen dobře využívat, ale později i bezproblémově likvidovat.<br />
RNDr. Jiří Tocháček, CSc.<br />
SUMMARY:<br />
Like advanced technology or electronics, synthetic polymers<br />
have also become part of everyday life. Although already known<br />
late in 19th century, it was not until after the Second World War<br />
that <strong>plast</strong>ics really started to develop. It is very difficult to imagine<br />
the present life without <strong>plast</strong>ics. As other industries grow, so<br />
do the demands on the properties of polymers thus spurring on<br />
their development.<br />
8/2007 17
Change language